研究目的
开发一种绿色、经济且简便的方法,利用黄秋葵粘液合成氧化锌纳米颗粒,并研究其在降解阳离子染料污染物方面的光催化活性。
研究成果
该研究成功开发了一种绿色经济的方法来合成具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米颗粒,显示出对阳离子染料的选择性光催化降解。这些纳米颗粒表现出高效性,在特定条件下可完全去除亚甲基蓝和罗丹明B。未来的工作包括进行表面改性以实现可见光活化和生物医学应用。
研究不足
由于合成方法和煅烧温度的影响,纳米颗粒的异质形貌和尺寸难以控制。当催化剂负载量超过175毫克时,降解效率会因颗粒沉降或光遮挡而降低。
1:实验设计与方法选择:
采用绿色合成策略,以秋葵粘液为还原剂和稳定剂,在无需额外溶剂、催化剂或模板的情况下制备ZnO纳米颗粒。反应过程包括将醋酸锌溶液与粘液提取物混合、加热及煅烧。
2:样品选择与数据来源:
新鲜秋葵作物本地采购,二水合醋酸锌及染料粉末(亚甲基蓝、罗丹明B、刚果红、甲基橙)购自商业供应商。
3:实验设备与材料清单:
设备包括FTIR分光光度计(Jasco-FT/IR-4100)、紫外-可见分光光度计(Jasco-v-550)、FT-拉曼光谱仪(布鲁克MultiRam)、XRD衍射仪(理学)、zeta电位分析仪(布鲁克海文PALS)、XPS仪器(物理电子PHI 5000 VersaProbe III)、场发射扫描电镜(蔡司)、高分辨透射电镜(日本电子/JEM 2100)、EDAX系统、热重分析仪(珀金埃尔默STA 6000)、光反应器(Luzchem LZC-4X)及LC-MS(沃特世UPLCTQD)。材料包括二水合醋酸锌、秋葵粘液及有机染料。
4:0)、紫外-可见分光光度计(Jasco-v-550)、FT-拉曼光谱仪(布鲁克MultiRam)、XRD衍射仪(理学)、zeta电位分析仪(布鲁克海文PALS)、XPS仪器(物理电子PHI 5000 VersaProbe III)、场发射扫描电镜(蔡司)、高分辨透射电镜(日本电子/JEM 2100)、EDAX系统、热重分析仪(珀金埃尔默STA 6000)、光反应器(Luzchem LZC-4X)及LC-MS(沃特世UPLCTQD)。材料包括二水合醋酸锌、秋葵粘液及有机染料。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:秋葵粘液经水提取后与醋酸锌溶液混合,170°C加热、700°C煅烧并进行表征。光催化降解测试通过将ZnO纳米颗粒加入染料溶液并在紫外光下反应,间隔取样测定吸光度变化。
5:数据分析方法:
XRD图谱采用德拜-谢乐公式计算粒径,紫外-可见光谱通过Tauc图计算带隙,降解效率根据吸光度变化计算。LC-MS用于确认降解产物。
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FTIR spectrophotometer
FT/IR-4100
Jasco
Recording Fourier transform infrared spectra for characterization of nanoparticles.
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UV-Vis spectrophotometer
v-550
Jasco
Acquiring diffuse reflectance spectra and measuring absorbance of dye solutions.
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FT-Raman spectrometer
MultiRam
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Obtaining Fourier transform-Raman spectra for characterization.
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HRTEM
JEM 2100
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High resolution transmission electron microscopy for detailed morphology analysis.
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Thermogravimetric analyzer
STA 6000
Perkin Elmer
Conducting thermogravimetric analysis for decomposition studies.
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Acquiring X-ray diffraction patterns to confirm crystal structure.
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Zeta potential analyzer
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Brookhaven
Determining zeta potential of nanoparticles.
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XPS instrument
PHI 5000 VersaProbe III
Physical Electronics
Conducting X-ray photoelectron spectroscopy for surface composition analysis.
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Determining surface morphology, size, and shape of nanoparticles.
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Energy-dispersive X-ray spectroscopy for elemental analysis.
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